JPH07130724A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents
Manufacture of semiconductor deviceInfo
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- JPH07130724A JPH07130724A JP27673193A JP27673193A JPH07130724A JP H07130724 A JPH07130724 A JP H07130724A JP 27673193 A JP27673193 A JP 27673193A JP 27673193 A JP27673193 A JP 27673193A JP H07130724 A JPH07130724 A JP H07130724A
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- Local Oxidation Of Silicon (AREA)
- Element Separation (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関し、特に、局所酸化法による素子分離膜形成技術に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a technique for forming an element isolation film by a local oxidation method.
【0002】[0002]
【従来の技術】局所酸化法(LOCOS;Local Oxidat
ion of Silicon)は、半導体素子の製造技術における素
子分離膜形成のための重要な基幹技術である。LSI技
術の進歩に伴い、その高集積化、微細化が進み、微細な
素子分離膜の形成技術も要求されている。2. Description of the Related Art Local Oxidation Method (LOCOS)
(ion of silicon) is an important basic technology for forming an element isolation film in the manufacturing technology of semiconductor elements. With the progress of LSI technology, high integration and miniaturization thereof have been advanced, and a technique for forming a fine element isolation film is also required.
【0003】従来のLOCOSは、シリコン基板に素子
分離膜を形成するのに、シリコン窒化膜(Si3N4)を
マスクとして熱酸化する方法が行われていたが、シリコ
ン窒化膜を直接シリコン基板上に形成し、高温で酸化す
ると、シリコン基板に転位等の結晶欠陥が発生すること
がある。そこで、バッファ層としてシリコン窒化膜の堆
積前に、薄い熱酸化膜を形成し欠陥を防止することが行
われる。In the conventional LOCOS, a method of thermally oxidizing a silicon nitride film (Si 3 N 4 ) as a mask was used to form an element isolation film on the silicon substrate. When formed on the silicon substrate and oxidized at a high temperature, crystal defects such as dislocations may occur in the silicon substrate. Therefore, before the silicon nitride film is deposited as a buffer layer, a thin thermal oxide film is formed to prevent defects.
【0004】しかしながら、このような方法では、素子
分離膜形成後に、シリコン窒化膜を除去する作業を、高
温に保持された燐酸溶液中で長時間行う必要があり、時
間、手間を非常に費やすことになる。そこで、前記シリ
コン窒化膜の代わりに、炭化シリコン膜(SiC)を用
い、これをシリコン基板上に直接CVD法により堆積
し、これをマスクとして熱酸化を行う技術が提案されて
いる(例えば特開平1−7641号公報(H01L21
/94))。However, in such a method, it is necessary to perform the work of removing the silicon nitride film after the formation of the element isolation film in a phosphoric acid solution kept at a high temperature for a long time, which takes a lot of time and labor. become. Therefore, a technique has been proposed in which a silicon carbide film (SiC) is used in place of the silicon nitride film, the silicon carbide film is directly deposited on a silicon substrate by a CVD method, and the silicon oxide film is used as a mask to perform thermal oxidation (for example, Japanese Patent Laid-Open No. Hei 10 (1999) -135242). 1-7641 (H01L21
/ 94)).
【0005】この従来例にあっても、素子分離領域を形
成した後、素子形成領域に素子を形成するために、Si
C膜を一旦除去する工程が必要となるが、この作業は、
前述の熱燐酸中の作業に比べていくぶん容易である。Also in this conventional example, after forming the element isolation region, Si is formed in order to form an element in the element formation region.
A step of once removing the C film is required, but this work is
It is somewhat easier than working in hot phosphoric acid as described above.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】従来例にあっては、前
記通常のLOCOS法に比べて、耐酸化マスク、即ち、
SiC膜を除去する作業がいくぶん容易ではあるが、除
去するためには特開平1−7641号公報中にも記載が
ある通り、SiC膜は化学的に安定な物質であることか
ら、そのまま除去することは困難であり、一旦、酸化膜
の状態にしてから除去する必要がある。従って、やはり
そのための手間や材料費等、製造コストが増加する問題
がある。In the conventional example, compared with the normal LOCOS method, an oxidation resistant mask, that is,
Although the work of removing the SiC film is somewhat easy, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-7641, the SiC film is a chemically stable substance. This is difficult, and it is necessary to first remove the oxide film and then remove it. Therefore, there is a problem that the manufacturing cost is increased due to the labor and the material cost.
【0007】本発明は、半導体装置の製造方法に関し、
斯かる問題点を解消することを目的とする。The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device,
The purpose is to eliminate such problems.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明における半導体装
置の製造方法は、シリコン基板を局所酸化法により酸化
させて素子分離膜を形成するものであって、前記シリコ
ン基板上に前記素子分離膜形成予定領域を覆うマスクを
形成する工程と、前記シリコン基板に、少なくとも炭素
を含むガスによりプラズマ照射を行い、この部分にSi
C化ダメージ層を形成する工程と、前記マスクを除去す
る工程と、前記シリコン基板を熱処理して、前記素子分
離膜形成予定領域に素子分離膜を形成する工程とを行う
ものである。A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises forming an element isolation film by oxidizing a silicon substrate by a local oxidation method, and forming the element isolation film on the silicon substrate. A step of forming a mask covering a predetermined area and plasma irradiation of the silicon substrate with a gas containing at least carbon are performed.
The steps of forming a C-damaged layer, the step of removing the mask, and the step of heat-treating the silicon substrate to form an element isolation film in the element isolation film formation planned region are performed.
【0009】[0009]
【作用】シリコン基板表面に、炭素(C)を含んだガス
によるプラズマ照射を行うと、シリコン基板表面にダメ
ージ層が形成される。即ち、炭素を含んだガス(CHF
3、CF4、CH2F2、C3F8、C2F6、CCl4等)に
よるプラズマ照射を行うと、照射中に発生する炭素原子
によってシリコン基板表面が炭化シリコン(SiC)化
するSiC化ダメージが生じ、SiC化層が形成され
る。When the surface of the silicon substrate is plasma-irradiated with a gas containing carbon (C), a damaged layer is formed on the surface of the silicon substrate. That is, gas containing carbon (CHF
3 , CF 4 , CH 2 F 2 , C 3 F 8 , C 2 F 6 , CCl 4 etc.), the surface of the silicon substrate becomes silicon carbide (SiC) due to carbon atoms generated during the irradiation. SiC damage occurs, and a SiC layer is formed.
【0010】尚、シリコン表面のSiC化については、
Surface & Interface Anal.,9,275(1986)に詳しく解説
されている。シリコン基板表面に、このSiC化ダメー
ジ層が形成されると、シリコン基板を熱酸化しても、ダ
メージ部分の酸化膜の成長が著しく妨げられる。そこ
で、本発明では、この特性を利用し、SiC化ダメージ
層を局所酸化法の耐酸化マスクとして用いる。Regarding the conversion of the silicon surface into SiC,
It is described in detail in Surface & Interface Anal., 9,275 (1986). When this SiC damage layer is formed on the surface of the silicon substrate, even if the silicon substrate is thermally oxidized, the growth of the oxide film at the damaged portion is significantly hindered. Therefore, in the present invention, by utilizing this characteristic, the SiC damage layer is used as an oxidation resistant mask in the local oxidation method.
【0011】SiC化ダメージ層は、酸化膜の成長を妨
げるとはいえ、全く成長しないわけではなく、局所酸化
時の熱処理によって、ダメージが徐々に改善される。従
って、素子分離膜の形成が完了する頃には、SiC化ダ
メージ層の個所は薄い酸化膜として残るが、この部分は
フッ酸によるウェットエッチングを行うことにより簡単
に除去できる。そのため、素子形成領域にはSiC化ダ
メージ層は残らない。Although the SiC damage layer hinders the growth of the oxide film, it does not mean that it does not grow at all, and the damage is gradually improved by the heat treatment during the local oxidation. Therefore, when the formation of the element isolation film is completed, the portion of the SiC damage layer remains as a thin oxide film, but this portion can be easily removed by performing wet etching with hydrofluoric acid. Therefore, the SiC damage layer does not remain in the element formation region.
【0012】[0012]
【実施例】図1に本発明の実施例における素子分離膜の
形成工程を示す。 工程:シリコン基板1上に、レジスト塗布、マスク露
光、現像等の作業を経て、素子分離膜形成予定領域を覆
うレジストパターン2を形成する(図1A)。 工程:このレジストパターン2をマスクとし、CF4
−CHF3−Ar系の反応ガス(CF4:20sccm、CH
F3:20sccm、Ar:400sccm)を用いて、前記シ
リコン基板1の表面にプラズマ照射を行う(図1B)。
この時の条件は、チャンバ内圧力:250mTorr、RF
出力:800W、時間:2分間である。EXAMPLE FIG. 1 shows a process of forming an element isolation film in an example of the present invention. Step: A resist pattern 2 is formed on the silicon substrate 1 through operations such as resist coating, mask exposure, and development to cover the element isolation film formation planned region (FIG. 1A). Process: Using this resist pattern 2 as a mask, CF 4
-CHF 3 -Ar-based reactive gas (CF 4: 20sccm, CH
Plasma irradiation is performed on the surface of the silicon substrate 1 using F 3 : 20 sccm and Ar: 400 sccm (FIG. 1B).
The conditions at this time are as follows: chamber pressure: 250 mTorr, RF
Output: 800 W, time: 2 minutes.
【0013】これにより、前記シリコン基板表面1にS
iC化ダメージ層3が形成される。図2はこのSiC化
ダメージ層3のC1SのXPS(X線励起光電子分光法:
X-ray Photoemission Spectroscopy)プロファイルを示
したものである。Si−C結合の証拠である約283eV
付近にピークが認められるため(図中A点)、SiC化
ダメージ層が形成されていることが分かる。As a result, S is formed on the surface 1 of the silicon substrate.
The iC conversion damage layer 3 is formed. FIG. 2 shows XPS (X-ray excited photoelectron spectroscopy: C 1 S of the SiC damage layer 3).
X-ray Photoemission Spectroscopy) profile. Approximately 283 eV, which is evidence of Si-C bond
Since a peak is observed in the vicinity (point A in the figure), it can be seen that the SiC damage layer is formed.
【0014】図3は前記SiC化ダメージ層3を形成す
る際の条件として、RF出力を変化させた場合の特性グ
ラフである。これから、RF出力に関係なく、SiC化
ダメージ層が約200Åになると炭素濃度が一定となる
ことが分かる。 工程:前記レジストパターン2を除去し、シリコン基
板1上の素子分離膜形成予定領域4を露出させる(図1
C)。FIG. 3 is a characteristic graph when the RF output is changed as a condition for forming the SiC damage layer 3. From this, it is understood that the carbon concentration becomes constant when the SiC damage layer reaches about 200 Å regardless of the RF output. Process: The resist pattern 2 is removed to expose the element isolation film formation scheduled region 4 on the silicon substrate 1 (FIG. 1).
C).
【0015】工程:工程で作成した基板1を熱処理
炉内に入れ、Pyro(パイロ)酸化(条件・・温度:
1000℃、時間:130分、H2:3SLM、O2:3
SLM)を行うことにより、前記素子分離膜形成予定領
域4が酸化され、膜厚5000Åの素子分離膜5(Si
O2)が形成される。 素子分離膜形成予定領域4以外の個所には、SiC化ダ
メージ層3が形成されているので、酸化膜の形成が抑制
される。但し、後述するが、このSiC化ダメージ層3
も熱処理によって、徐々に改善され、素子分離膜5の形
成が完了する頃には、その部分に薄い酸化膜6(SiO
2)が形成される(前述の条件では300Å形成され
る)。Process: The substrate 1 prepared in the process is put in a heat treatment furnace and subjected to Pyro oxidation (conditions, temperature:
1000 ° C., time: 130 minutes, H 2 : 3SLM, O 2 : 3
By performing the SLM, the element isolation film formation planned region 4 is oxidized and the element isolation film 5 (Si having a thickness of 5000 Å is formed).
O 2 ) is formed. Since the SiC damage layer 3 is formed in a portion other than the element isolation film formation scheduled region 4, the formation of an oxide film is suppressed. However, as will be described later, this SiC damage layer 3
Is gradually improved by heat treatment, and when the formation of the element isolation film 5 is completed, a thin oxide film 6 (SiO 2
2 ) is formed (300Å is formed under the above conditions).
【0016】この薄い酸化膜6は、(素子分子膜5が若
干薄くなるが)、表面全体をフッ酸によるウェットエッ
チングにより除去し、活性領域を簡単に形成することが
できる。図4は前記SiC化ダメージ層3を形成する際
の条件として、RF出力を変化させた場合におけるパイ
ロ酸化時間と酸化膜厚との関係を示したグラフである。
SiC化ダメージ層3が形成されていないと(図中●
印)、酸化膜は酸化時間に従って順調に成長する。The thin oxide film 6 (although the element molecular film 5 becomes slightly thin) can be removed by wet etching with hydrofluoric acid on the entire surface to easily form an active region. FIG. 4 is a graph showing the relationship between pyrooxidation time and oxide film thickness when the RF output is changed as a condition for forming the SiC damage layer 3.
If the SiC damage layer 3 is not formed (in the figure,
), The oxide film grows smoothly according to the oxidation time.
【0017】SiC化ダメージ層3が形成されている
と、しばらくはダメージ層を改善する(即ち、Si−C
の結合を切る)のに時間を要し、改善後は、 SiC+2O2→SiO2+CO2 の反応式に従って、酸化膜が徐々に成長する。図4から
RF出力が低いほど、早くダメージが改善され、酸化膜
の形成が始まることが分かる。これは、RF出力が高い
と、それだけSiC化ダメージの度合いも高くなること
を示している。例えば、前記薄い酸化膜6の膜厚が20
0Åになるように熱酸化の諸条件を設定しておいた場
合、RF出力を変化させることによって、素子分離膜5
の膜厚を代えることができる。即ち、RF出力が高いほ
ど、前記薄い酸化膜6の形成が遅れ、そのぶん素子分離
膜5の膜厚が厚くなる。If the SiC damage layer 3 is formed, the damage layer is improved for a while (that is, Si--C).
It takes time to break the bond), and after the improvement, the oxide film gradually grows according to the reaction formula of SiC + 2O 2 → SiO 2 + CO 2 . It can be seen from FIG. 4 that the lower the RF output, the faster the damage is improved and the formation of the oxide film begins. This indicates that the higher the RF output, the higher the degree of SiC damage. For example, the thin oxide film 6 has a thickness of 20.
When various conditions of thermal oxidation are set so as to be 0 Å, the element isolation film 5 is changed by changing the RF output.
The film thickness of can be changed. That is, as the RF output is higher, the formation of the thin oxide film 6 is delayed, and accordingly the element isolation film 5 is thicker.
【0018】[0018]
【発明の効果】本発明の半導体装置の製造方法によれ
ば、シリコン基板表面にSiC化ダメージ層を形成し、
これを局所酸化法の耐酸化マスクとして用いるので、わ
ざわざSiC層を形成し、局所酸化後にそれを除去する
というような手間がかからず、簡単に素子分離膜を形成
することができる。According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, an SiC damage layer is formed on the surface of a silicon substrate,
Since this is used as an anti-oxidation mask for the local oxidation method, the element isolation film can be easily formed without the trouble of forming the SiC layer and removing it after the local oxidation.
【図1】本発明の第1実施例における半導体装置の製造
プロセスを順次示した断面図である。FIG. 1 is a sectional view sequentially showing a manufacturing process of a semiconductor device according to a first embodiment of the invention.
【図2】SiC化ダメージ層のXPSプロファイルを示
した図である。FIG. 2 is a diagram showing an XPS profile of a SiC damage layer.
【図3】SiC化ダメージ層の深さと炭素イオン濃度と
の関係を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the depth of a SiC damage layer and the carbon ion concentration.
【図4】パイロ酸化時間と素子分離膜厚との関係を示し
た図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between pyrooxidation time and element isolation film thickness.
1 シリコン基板 2 レジストパターン(マスク) 3 SiC化ダメージ層 4 素子分離膜形成予定領域 5 素子分離膜 1 Silicon substrate 2 Resist pattern (mask) 3 Damage layer made of SiC 4 Element isolation film formation planned region 5 Element isolation film
Claims (1)
せて素子分離膜を形成するものであって、前記シリコン
基板上に前記素子分離膜形成予定領域を覆うマスクを形
成する工程と、前記シリコン基板に、少なくとも炭素を
含むガスによりプラズマ照射を行い、この部分にSiC
化ダメージ層を形成する工程と、前記マスクを除去する
工程と、前記シリコン基板を熱処理して、前記素子分離
膜形成予定領域に素子分離膜を形成する工程とを含むこ
とを特徴とした半導体装置の製造方法。1. A method for forming an element isolation film by oxidizing a silicon substrate by a local oxidation method, the method comprising: forming a mask on the silicon substrate to cover the area for forming the element isolation film; and the silicon substrate. Plasma irradiation with a gas containing at least carbon, and SiC
A semiconductor device comprising: a step of forming an oxidization damage layer; a step of removing the mask; and a step of heat-treating the silicon substrate to form an element isolation film in the element isolation film formation planned region. Manufacturing method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27673193A JPH07130724A (en) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | Manufacture of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27673193A JPH07130724A (en) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | Manufacture of semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07130724A true JPH07130724A (en) | 1995-05-19 |
Family
ID=17573561
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27673193A Pending JPH07130724A (en) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | Manufacture of semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07130724A (en) |
-
1993
- 1993-11-05 JP JP27673193A patent/JPH07130724A/en active Pending
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